重金属類含有土壌の浄化方法
【課題】 本発明は、従来よりも短期間で重金属類を含有する土壌の浄化を行なうとともに、環境への影響も少ないファイトレメディエーションを利用した汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、タデ科ソバ属植物に重金属類を吸収させるとともに、該吸収を補助するために汚染土壌に生分解性キレート剤を添加する。高い重金属溶出能力を備えた生分解性キレート剤は、浄化効率を高めるだけでなく、環境への二次的影響を少なくできる。
【解決手段】 汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、タデ科ソバ属植物に重金属類を吸収させるとともに、該吸収を補助するために汚染土壌に生分解性キレート剤を添加する。高い重金属溶出能力を備えた生分解性キレート剤は、浄化効率を高めるだけでなく、環境への二次的影響を少なくできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を利用した環境修復技術（ファイトレメディエーション）によって、重金属類に汚染された土壌を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地球規模で土壌、水質、大気における環境汚染が問題となっている。環境汚染の中でも特に重金属による土壌の汚染は深刻である。土壌汚染の実態を重金属別に見ると、鉛による汚染が２９％と最も多く、次いでヒ素２４％、六価クロム１５％の順に多くなっている（環境省「平成１１年度土壌汚染調査・対象事例及び対応状況に関する調査結果の概要」２００１年３月）。
【０００３】
土壌鉛汚染は、工場跡地、射撃場、演習地等で報告されているが、近年まで使用されていた四エチル鉛含有ガソリン（高オクタン価ガソリン）の燃焼により、大気中に放出された鉛による道路周辺の土壌鉛汚染の報告もある。
【０００４】
一方、土壌汚染に対する関心も高まり重金属等により汚染された土壌を浄化する様々な技術が開発されている。例えば、汚染土壌を機械的に洗浄して有害物質を除去する土壌洗浄法や、汚染土壌を加熱することで汚染物質を脱着、分解あるいは溶解して封じ込める熱処理法などがある。これら物理的な処理法は、浄化に要する工期が短い利点があるがコストが高く、土壌に与える負荷が大きい点等が問題であった。
【０００５】
これらに対し、低コスト、低環境負荷の技術として微生物や植物が有害物質を分解又は吸収する性質を利用したバイオレメディエーション（生物を利用した環境浄化）やファイトレメディエーション（植物を利用した環境浄化）技術が開発されている。
【０００６】
ファイトレメディエーション（Phytoremediation)は、播種又は植栽した植物に重金属類を吸収させ、その後植物を収穫（刈り取り）、後処理（乾燥・分解等）することにより重金属類を回収する土壌浄化方法である。汚染土壌に植物を播種（植栽）した後は、収穫するまでの手間が少ないため、低コストの土壌浄化が可能で、また、環境に与える負荷も少ないという利点がある。そのため、広範囲での汚染の浄化、廃棄物処理場の周辺土壌汚染の予防等への利用が期待でき、様々な技術が開発されている（特許文献１〜５）。
【０００７】
例えば特許文献２には、重金属の吸収能力に優れた植物を選んで汚染土壌に植栽し効率的に土壌を浄化する方法が、また特許文献３には、重金属類の溶出を促進するためにキレート剤を土壌に添加する方法等が紹介されている。
【０００８】
しかし、重金属の吸収能力に優れた植物の傾向として、生育量が少なく、また生育速度が遅いものが多い。ファイトレメディエーションによる土壌浄化方法は、所要工期が植物の生長速度に左右されるため長くなるという問題点がある。さらに、生育環境が限られるものが多く、栽培できる汚染土壌の地域も制限される。
【０００９】
また、前記キレート剤を土壌に添加する方法では、キレート剤が難分解性（自然環境中の微生物や酵素によって分解され難い）の場合、植物に吸収されなかったキレート剤が土壌中に残存する。残存したキレート剤によって植物自体が生育障害を受けるだけでなく、土壌に固定されていた重金属が溶出し続け、地中深くまで浸透し、二次的な汚染を広げるおそれが指摘されている。
【００１０】
こうした問題を解決するために、浄化のために使用する植物を特定し、キレート剤として生分解性のものも含む一群より選択したものを利用した土壌浄化方法（特許文献４）やＬ−グルタミン酸二酢酸（生分解性キレート剤の一種）を利用した土壌浄化方法（特許文献５）が紹介されている。
【００１１】
しかし、環境問題を生じるおそれが少なく、かつ重金属類を多量に植物に吸収させる効率の良い土壌浄化方法は報告されていない。
【特許文献１】特開２０００−２８８５２９公報（明細書（０００５）段等）
【特許文献２】特開２００２−３３６８３７公報（明細書（０００９）段等）
【特許文献３】特開２００２−３５５６６５公報（請求項５、（００１８）段等）
【特許文献４】特表２００２−５４０９４３公報（請求項４４、４６等）
【特許文献５】特開２００３−２７５７４１公報（明細書（０００７）段等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来よりも短期間で重金属類を含有する土壌の浄化を行なうとともに、環境への影響も少ないファイトレメディエーションを利用した汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明者等は、タデ科ソバ属植物（（Fagophyrum )以下「ソバ属植物」という。）が特異的に土壌中の重金属（特に鉛及び鉛化合物）を吸収することを知見して、本発明に想到した。
【００１４】
すなわち、汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、前記汚染物質が重金属類であり、前記植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染土壌に、前記ソバ属植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有土壌の浄化方法である。
【００１５】
生分解性キレート剤としては、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）及びＬ−アスパラギン酸ニ酢酸（ＡＳＤＡ）並びにそれらの塩のうちから選ばれた１種又は２種以上を使用することが望ましい。
【００１６】
さらに望ましくは、前記生分解性キレート剤として、メチルグリシン二酢酸及び／又はその塩を使用することが望ましい。
【００１７】
また、ソバ属植物として、ソバ（Fagophyrum esculentum）、ダッタンソバ(Fagophyrum tartaticum)及びシャクチリソバ（Fagophyrum cymosum) のうちから選ばれた１種又は２種以上を使用することができる。
【００１８】
本発明の汚染土壌浄化方法で浄化対象とする重金属類は、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン並びにそれらの金属化合物のうち、少なくとも１種類以上である。
【００１９】
また、本発明は、鉛及び／又は鉛を含有する化合物による汚染土壌の浄化に好適に使用することができる。
【００２０】
この場合、重金属類含有土壌の鉛含有量が１０〜３００００ｍｇ／ｋｇであることが望ましい。
【００２１】
また、植物を生育させる土壌に存在する前記生分解性キレート剤の濃度が０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1土壌であることが望ましい。
【００２２】
本発明は、重金属類に汚染された土壌に限られず、汚染された水等、植物の栽培が可能なあらゆる媒体の重金属汚染浄化にも利用することができる。
【００２３】
すなわち、媒体に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する媒体浄化方法であって、汚染物質が重金属類であり、植物がソバ属植物であって、前記汚染媒体に重金属吸収を促進する生分解性キレート剤等を添加することを特徴とする重金属類含有媒体の浄化方法である。
【発明の効果】
【００２４】
ファイトレメディエーションによる重金属類汚染土壌の浄化方法は、従来長い浄化工期が必要であり、また難分解性キレート剤を使用することによって環境への二次的影響も懸念されてきた。しかし、本発明は、ソバ属植物とともに生分解性キレート剤を用いることで、鉛に代表される重金属類汚染土壌を、短期間に、かつ環境に対する影響も少なく、さらには環境的美観を保ちつつ、効率よく、コストを抑えつつ浄化することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、重金属類により汚染された土壌にソバ属植物を播種又は植栽し、土壌中の重金属類を葉、茎、根、果実等の植物体構成要素に吸収、蓄積させた後ソバ属植物の植物体の全て、又は一部を収穫し該土壌より撤去、処理することで土壌を浄化する。ソバ属植物の栽培中に、ソバ属植物が重金属類を吸収し易くする目的で、生分解性キレート剤を土壌に添加する。
【００２６】
ソバ（Fagophyrum esculentum)には、重金属（特に鉛）を蓄積する能力があることは、先に本発明者等により知見された（「ソバを用いた鉛汚染土壌浄化に関する研究」第８３回日本土壌肥料学会 中部支部例会講演要旨集 第４４頁 ２００３年１１月２７日）。また、ソバの他にセイヨウカラシナ(Brassica juncea)、ヒマワリ(Helianthus annuus)等にも重金属類蓄積能力があり、ファイトレメディエーションに利用されている。
【００２７】
本発明においてソバ属植物を採用したのは、本発明者等の研究により、ソバ属植物が地上部に鉛を蓄積する能力が高いにもかかわらず鉛による生育障害を受けにくく、ある程度の生産量が確保されることが知見されたからである。また、ソバ属植物は、痩せた土地に栽培しても生育が早く、１年で最大３回もの収穫が可能である。ソバ属植物のこうした特性は、短期間に効率よく汚染土壌の浄化を行なうという本発明の目的に好適である。表１に、従来重金属類吸収能力が知られたセイヨウカラシナ(Brassica juncea)とソバ（Fagophyrum esculentum)との鉛蓄積量の比較を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
本発明で対象とする汚染土壌とは、工業用地、農業用地、住宅用地、山林等植物の栽培が可能な全ての土地の土壌だけではなく、汚泥、スラッジ等適当な処理をすれば植物の栽培が可能となるあらゆる媒体をも含む。また、汚染媒体とは、前記汚染土壌の他、流動体（液体、気体、粘性体等）又は固体（寒天培地等）で、植物の栽培が可能なあらゆる媒体を含む概念である。
【００３０】
また、重金属類とは、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン、並びにそれらの金属化合物を含むものであるが、特に浄化の対象とする重金属は、鉛である。汚染土壌が前記以外の重金属を含んでもよい。
【００３１】
重金属汚染とは、対象とする重金属が、法律により定められた環境基準値を超えて存在する場合はもちろん、人の健康に影響があると思われる値、その他社会通念上問題があると思われる値を超えて存在する場合も含むものである。
【００３２】
重金属汚染を受けている土壌を浄化するために、該土壌にソバ属植物を生育させる。ソバ属植物は、別の場所で播種、発芽させたものを苗として植栽することもできるが、該土壌に直接播種することも可能である。種子のまま播種しても容易に発芽して生育するのがソバ属植物の特徴であり、育苗に要するコストが削減できる。ソバ属植物の種子を直接播種する場合は、汚染土壌の面積１ｍ2当り２〜９ｇ前後の種子を播くことが適当である。栽培する土壌は、ｐＨ４〜８前後であればよいが、望ましくは、ｐＨ６前後とするとよい。
【００３３】
浄化対象とする重金属の種類によっては、ソバ属植物以外に、セイヨウカラシナ、シダ類植物等複数種の植物を混合して栽培することもできる。また、必要に応じて施肥を行い、ソバ属植物以外の雑草の繁茂を抑制する目的で複数種の被覆植物（グラウンドカバープランツ）を同時に栽培することも可能である。該グラウンドカバープランツが重金属類蓄積能力を備えていればなお効果的である。
【００３４】
播種後、発芽し成長したソバ(Fagophyrum esculentum)は、約１〜２ヶ月で開花する。開花までの成長段階でソバは高度に鉛を蓄積し、かつ生育量も多い。図１には、模擬汚染土壌（鉛濃度２００ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月間育てた植物の地上部鉛蓄積量（１０-3ｇ／ｐｌａｎｔ）と生育量を示す。
【００３５】
ソバ(Fagophyrum esculentum)には、植物体構成要素のうち特に葉に鉛を蓄積する傾向が認められる。表４は、汚染土壌（鉛濃度１３０３２ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月育てたソバ(Fagophyrum esculentum)とセイヨウカラシナ(Brassica juncea)の、葉、茎、根における鉛濃度を示す。
【００３６】
こうして栽培したソバ属植物は、汚染土壌から鉛を吸収しているのでファイトレメディエーションの効果は期待できるが、本発明においては、ソバ属植物の栽培と同時にソバ属植物の重金属吸収を促す生分解性キレート剤を汚染土壌に添加して、さらに鉛蓄積量を多くすることを特徴とする。
【００３７】
生分解性キレート剤は、土壌中の微生物や酵素等によって分解され地中に残存しにくいため、二次汚染のおそれは極めて少ない。
【００３８】
生分解性キレート剤として、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）、Ｌ−アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）及び／又はこれらの塩のうちから１種又は２種以上を選んで添加することができる。
【００３９】
図２は、キレート剤（生分解性、難分解性を含む）の鉛溶出能の比較を示す。
前記生分解性キレート剤以外にも、クエン酸ナトリウム等鉛溶出能を有するキレート剤を使用することも可能であるが、鉛溶出能は前記生分解性キレート剤ほど高くない。
【００４０】
従来、鉛溶出能が高いことが知られているエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）は、難解性のため土壌中に存在し続け、２次的環境汚染を引き起こすおそれがあり、使用は好ましくない。
【００４１】
生分解性キレート剤にも前記ＥＤＴＡと略同じ鉛溶出能を示すものがあり（図２）、特に、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）は、本発明に好適に使用できることを見出した。
【００４２】
生分解性キレート剤を添加する場合の濃度は、土壌重金属濃度、土壌の性質、生分解性キレート剤の種類及び土壌中の重金属を溶出する能力、添加方法及び時期等によって異なるが、０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1とすることができる。
【００４３】
濃度が低すぎると鉛溶出量の増加が期待できず、高すぎるとソバ属植物に生育障害（葉の黄化、落葉、しおれ、立ち枯れ等）を起こし収穫量が減少するおそれがあるからである。
【００４４】
生分解性キレート剤を土壌に添加する方法としては、顆粒、粉末又は水溶液を直接土壌に散布する方法やスプリンクラー等を使用する方法で行なうことができる。しかし、前記水溶液の濃度によっては、ソバ属植物に直接接触しない方法で土壌に添加することができる。
【００４５】
また、生分解性キレート剤を土壌に添加する時期としては、播種前の汚染土壌に添加し、及び／又は播種後所定期間添加することができる。添加量によっては、ソバ属植物の収穫前の所定期間のみ土壌中に該キレート剤が存在するように添加することもできる。
【００４６】
ソバ属植物は、生分解性キレート剤を添加することにより、添加しない場合よりも多量の鉛を蓄積する。こうして栽培したソバ属植物は、コンバイン等を使用して簡単に収穫することができる。収穫後ソバは乾燥、焼却し蓄積された鉛は回収される。
【００４７】
本発明に係るソバ属植物と生分解性キレート剤を使用した重金属汚染土壌の浄化方法は、ソバ属植物を水耕栽培することにより汚染媒体である河川や地下水等の水そのものを浄化する方法としても利用可能である。
【実施例】
【００４８】
以下実施例において本発明の効果を詳細に説明する。なお、本実施例でソバ(Fagophyrum esculentum)を植栽した土壌は、射撃場跡地から採取したものであるため、鉛による汚染の程度は高度であった。環境省の定めた土壌汚染基準値を表２に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】
以下に、ワグネルポットに充填した鉛含有土壌でソバとセイヨウカラシナを栽培し、さらにキレート剤を該土壌に添加して、栽培条件による鉛蓄積量の違いを調べる栽培実験を行なった。
【００５１】
当実験を行なうに当り、使用するキレート剤の種類と濃度を決定するため、先行して以下の試験を実施した。
＜試験１．キレート剤の鉛溶出能力比較試験＞
汚染土壌に添加するキレート剤の種類を検討するため、２６種のキレート剤（キレート試薬）の鉛溶出能を比較した（図２）。
【００５２】
（試験方法）
１）対象土壌：土壌Ａ（射撃場跡地から採取 土壌鉛濃度 ８２３９ｍｇ／ｋｇ）を充分風乾し、篩（２ｍｍ）にかけたものを攪拌して均一にした。
【００５３】
２）キレート剤：各キレート剤は１００ｍｍｏｌ・ｄｍ-3、ｐＨ５．８のものを調製した。
【００５４】
３）１００ｍｌの容器に１）対象土壌５ｇと２）キレート剤５０ｍｌとを加え、２０℃で６時間振とう（２００回／ｍｉｎ）した。反復数は３とした。
【００５５】
４）上記３）でキレート試薬を加えないで脱塩水を加えたものを比較のための対照区とした。
【００５６】
５）振とう後、ろ過したものを１５０００ｒｐｍ、５ｍｉｎ遠心分離し、さらに上澄み液を同条件にて再度遠心分離した。
【００５７】
６）分離した上澄み液から、誘導結合高周波プラズマ分光分析（ＩＣＰ）装置により鉛濃度を測定した。
【００５８】
（試験結果）
図２に示す試験結果では、有機酸ではクエン酸、クエン酸ナトリウムが高い溶出能を示し、アミノ酸ではＬ−システイン、市販のキレート剤ではエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）、エチレンジアミンコハク酸三ナトリウム（ＥＤＤＳ・３Ｎａ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸四ナトリウム（ＧＬＤＡ・４Ｎａ）が、高い鉛溶出能を持つことを示している。
＜試験２．キレート剤の濃度別鉛溶出能力比較試験＞
前記７種のキレート試薬のうちＬ−システインを除く６種についてさらに濃度別の鉛溶出能力を比較した（図３）。
【００５９】
（試験方法）
１）対象土壌：試験１．と同じ
２）キレート試薬：クエン酸、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）、エチレンジアミンコハク酸三ナトリウム（ＥＤＤＳ・３Ｎａ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸四ナトリウム（ＧＬＤＡ・４Ｎａ）。各キレート試薬について、それぞれ０．１、１、１０、１００ｍｍｏｌ・ｄｍ-3の濃度の試料を作成し、ｐＨ５．８に調製した。
【００６０】
３）〜６）は、試験１．と同じ
（試験結果）
図３に示す試験結果では、各キレート剤とも０．１〜１０ｍｍｏｌ・ｄｍ-3の間で鉛溶出量が多くなった（図３）。
【００６１】
試験１、２の結果を検討した結果、栽培実験で使用するキレート剤として、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）を選択した。また、塩類濃度障害など植物への影響及び環境に与える影響を考慮して、添加する濃度は、１、５、１０、２０ｍｍｏｌｋｇ-1土壌、添加量は、３００ｍｌ／ポット（土壌３ｋｇ）とした。
＜栽培実験＞
（実験方法）
１）供試植物：ソバ（Fagophyrum esculentum 商品名（ミルキーウェイ））、
セイヨウカラシナ（Brassica juncea)
２）供試土壌：土壌Ｂ（射撃場跡地から採取 土壌鉛濃度１３０３２ｍｇ／ｋｇ）、
対照区（岐阜県内の山砂 土壌鉛濃度２１ｍｇ／ｋｇ）
３）篩（２ｍｍ）にかけた土壌Ｂ（３ｋｇ）及び対照区の土壌（４．３ｋｇ）に、尿素
（Ｎ：６９ｍｇ／ｋｇ土壌）、過リン酸石灰（Ｐ：７５ｍｇ／ｋｇ土壌）、塩化カリ
（Ｋ：７２ｍｇ／ｋｇ土壌）、苦土石灰（Ｍｇ：６７ｍｇ／ｋｇ土壌）を混合し、
充分攪拌した。
【００６２】
４）ワグネルポット（１／５０００ａ）に供試土壌を充填し、植物を播種（３穴／ポッ
ト、３粒／穴）した。
【００６３】
５）発芽４〜５日後に間引きを行い、３個体／ポットとした。
【００６４】
６）グロスチャンバー内で栽培
（環境条件）
温度：２５℃×１２ｈ（８：００〜２０：００）、２０℃×１２ｈ（２０：００〜 ８：００）
湿度：６０％
照明：明条件（８：００〜２０：００）、暗条件（２０：００〜８：００）
照度：９８００ｌｘ、１８０μｍｍｏｌ・ｍ-2・Ｓ-1
７）潅水は、１００ｍｌ／ポットを毎日行なった。
【００６５】
８）試験期間中、ポットの位置を４回変えた。
【００６６】
９）倒れかかった個体には、支柱による誘引をおこなった。
１０）収穫１週間前に各濃度のキレート剤を土壌Ｂに添加した。添加量は３００ｍｌ／ポ
ットとし、植物体にキレート剤がかからないよう注意深く土壌表面に添加した。な
お、キレート剤添加前日及び当日は潅水を行なわなかった。試験区の一覧を表３に 示す。
１１）播種２ヶ月後に収穫し、ソバについては葉、茎（花、種子を含む）、セイヨウカラ
シナについては葉、茎の乾物重と鉛濃度を測定した。キレート剤を添加しない試験
区は、根についても測定した。鉛濃度は、マイクロウェーブ（硝酸）分解法で分解
後、ＩＣＰ発光分光装置で分析した。
１２）全ての試験区の反復数は３とした（３ポット／試験区）。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実験結果）
表４は、キレート剤を添加せずに対照区と土壌Ｂで栽培した各植物の、器官別の鉛濃度と乾物重を示す。
【００６９】
【表４】
【００７０】
土壌Ｂにおいて生育させたソバの鉛濃度をみると、葉で７９７１ｍｇ／ｋｇ、茎で２０４３ｍｇ／ｋｇ、根で３２９０ｍｇ／ｋｇ、地上部の平均で４２０１ｍｇ／ｋｇであった。セイヨウカラシナでは、葉で６１ｍｇ／ｋｇ、茎で２０２ｍｇ／ｋｇ、根で９８８ｍｇ／ｋｇ地上部の平均で１１９ｍｇ／ｋｇであった。
【００７１】
ソバ、セイヨウカラシナの何れも対照区と比較して生育は阻害されておらず、地上部に蓄積した鉛の量は、ソバは１１．９ｍｇ／Ｐｌａｎｔ、セイヨウカラシナは０．３１ｍｇ／Ｐｌａｎｔであった。
【００７２】
以上の結果から、ソバは高濃度に鉛を含む土壌において、生育が阻害されずに高濃度の鉛を体内に蓄積することが明らかになった。
【００７３】
図４〜９は、濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉、茎、地上部の鉛濃度と乾物重を示すヒストグラムである。また図１０には、ソバの地上部全体の鉛蓄積量を示した。
【００７４】
さらに、図４〜１０の数値をまとめて、さらに単位面積（ｍ2）当りのソバの地上部鉛蓄積量を計算した結果を表５に示す。
【００７５】
【表５】
【００７６】
葉の鉛濃度は、対照区の７９７１ｍｇ／ｋｇに対してキレート剤を添加することにより増加することが確認された。
【００７７】
特に、ＥＤＴＡ・２Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌で高い添加効果を示した。最も鉛濃度の高かったＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌では、３８６０１ｍｇ／ｋｇもの値を示した。
【００７８】
茎の鉛濃度ついても、対照区の２０４３ｍｇ／ｋｇに対してキレート剤を添加することにより増加することが確認された。
【００７９】
特に、葉の場合と同様、ＥＤＴＡ・２Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌で高い添加効果を示した。
【００８０】
キレート剤の添加により、黄化などの葉の変色、しおれ、落葉等が認められた。図６、７、９において、キレート剤の濃度が高いほど乾物重が低くなるのは、落葉のためと考えられる。
【００８１】
ＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌では、添加２日後には葉の変色が認められ、後者は一部で落葉も確認された。
【００８２】
キレート剤添加４日後にソバの生育状況を調査した結果を表６に示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】
ＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌では、葉の黄化、斑点、変色、花の変色が全個体で確認された。また、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌では、ほとんどの個体で落葉が認められた。原因としては、高濃度のキレート剤に曝されたためか、高濃度の鉛が蓄積したためと考えられる。
【００８５】
ソバの地上部鉛蓄積量は、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌において最大の０．０４４１ｇ／Ｐｌａｎｔ（対照区の３．７倍、同一濃度のＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌の１．３倍）であり、ＭＧＤＡ・３Ｎａ １０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌
が０．０３９９ｇ／Ｐｌａｎｔ（対照区の３．４倍、同一濃度のＥＤＴＡ・２Ｎａ １０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌の１．６倍）とこれに次いで高い値を示した。
【００８６】
以上の結果より、ソバの鉛吸収加速化には、生分解性キレート剤であるＭＧＤＡ・３Ｎａが好適であり、ソバの落葉等生育への影響を考慮すると、その濃度は、土壌鉛濃度が１３０００ｍｇ／ｋｇ前後の場合で５〜１０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌が適当であると認められる。
【００８７】
なお、上記実施例において使用した土壌Ｂが高度の鉛汚染土壌である
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係るソバを利用したファイトレメディエーションによれば、重金属類に汚染された土壌を従来よりも早く、かつ二次的汚染もほとんど無く浄化することが可能である。急速に浄化が必要な土壌に特に有効である。また、土壌だけでなく重金属に汚染された汚泥や水の浄化にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】模擬汚染土壌（鉛濃度２００ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月間育てた植物の地上部鉛蓄積量（１０-3ｇ／ｐｌａｎｔ）を示すヒストグラム。
【図２】２６種のキレート剤（キレート試薬）の鉛溶出能を示すヒストグラム。
【図３】６種のキレート剤（キレート試薬）の濃度別の鉛溶出能を示すヒストグラム。
【図４】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図５】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの茎の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図６】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉の乾物重を示すヒストグラムである。
【図７】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの茎の乾物重を示すヒストグラムである。
【図８】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの地上部の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図９】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの地上部の乾物重を示すヒストグラムである。
【図１０】ソバの地上部全体の鉛蓄積量を示すヒストグラムである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を利用した環境修復技術（ファイトレメディエーション）によって、重金属類に汚染された土壌を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地球規模で土壌、水質、大気における環境汚染が問題となっている。環境汚染の中でも特に重金属による土壌の汚染は深刻である。土壌汚染の実態を重金属別に見ると、鉛による汚染が２９％と最も多く、次いでヒ素２４％、六価クロム１５％の順に多くなっている（環境省「平成１１年度土壌汚染調査・対象事例及び対応状況に関する調査結果の概要」２００１年３月）。
【０００３】
土壌鉛汚染は、工場跡地、射撃場、演習地等で報告されているが、近年まで使用されていた四エチル鉛含有ガソリン（高オクタン価ガソリン）の燃焼により、大気中に放出された鉛による道路周辺の土壌鉛汚染の報告もある。
【０００４】
一方、土壌汚染に対する関心も高まり重金属等により汚染された土壌を浄化する様々な技術が開発されている。例えば、汚染土壌を機械的に洗浄して有害物質を除去する土壌洗浄法や、汚染土壌を加熱することで汚染物質を脱着、分解あるいは溶解して封じ込める熱処理法などがある。これら物理的な処理法は、浄化に要する工期が短い利点があるがコストが高く、土壌に与える負荷が大きい点等が問題であった。
【０００５】
これらに対し、低コスト、低環境負荷の技術として微生物や植物が有害物質を分解又は吸収する性質を利用したバイオレメディエーション（生物を利用した環境浄化）やファイトレメディエーション（植物を利用した環境浄化）技術が開発されている。
【０００６】
ファイトレメディエーション（Phytoremediation)は、播種又は植栽した植物に重金属類を吸収させ、その後植物を収穫（刈り取り）、後処理（乾燥・分解等）することにより重金属類を回収する土壌浄化方法である。汚染土壌に植物を播種（植栽）した後は、収穫するまでの手間が少ないため、低コストの土壌浄化が可能で、また、環境に与える負荷も少ないという利点がある。そのため、広範囲での汚染の浄化、廃棄物処理場の周辺土壌汚染の予防等への利用が期待でき、様々な技術が開発されている（特許文献１〜５）。
【０００７】
例えば特許文献２には、重金属の吸収能力に優れた植物を選んで汚染土壌に植栽し効率的に土壌を浄化する方法が、また特許文献３には、重金属類の溶出を促進するためにキレート剤を土壌に添加する方法等が紹介されている。
【０００８】
しかし、重金属の吸収能力に優れた植物の傾向として、生育量が少なく、また生育速度が遅いものが多い。ファイトレメディエーションによる土壌浄化方法は、所要工期が植物の生長速度に左右されるため長くなるという問題点がある。さらに、生育環境が限られるものが多く、栽培できる汚染土壌の地域も制限される。
【０００９】
また、前記キレート剤を土壌に添加する方法では、キレート剤が難分解性（自然環境中の微生物や酵素によって分解され難い）の場合、植物に吸収されなかったキレート剤が土壌中に残存する。残存したキレート剤によって植物自体が生育障害を受けるだけでなく、土壌に固定されていた重金属が溶出し続け、地中深くまで浸透し、二次的な汚染を広げるおそれが指摘されている。
【００１０】
こうした問題を解決するために、浄化のために使用する植物を特定し、キレート剤として生分解性のものも含む一群より選択したものを利用した土壌浄化方法（特許文献４）やＬ−グルタミン酸二酢酸（生分解性キレート剤の一種）を利用した土壌浄化方法（特許文献５）が紹介されている。
【００１１】
しかし、環境問題を生じるおそれが少なく、かつ重金属類を多量に植物に吸収させる効率の良い土壌浄化方法は報告されていない。
【特許文献１】特開２０００−２８８５２９公報（明細書（０００５）段等）
【特許文献２】特開２００２−３３６８３７公報（明細書（０００９）段等）
【特許文献３】特開２００２−３５５６６５公報（請求項５、（００１８）段等）
【特許文献４】特表２００２−５４０９４３公報（請求項４４、４６等）
【特許文献５】特開２００３−２７５７４１公報（明細書（０００７）段等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来よりも短期間で重金属類を含有する土壌の浄化を行なうとともに、環境への影響も少ないファイトレメディエーションを利用した汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明者等は、タデ科ソバ属植物（（Fagophyrum )以下「ソバ属植物」という。）が特異的に土壌中の重金属（特に鉛及び鉛化合物）を吸収することを知見して、本発明に想到した。
【００１４】
すなわち、汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、前記汚染物質が重金属類であり、前記植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染土壌に、前記ソバ属植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有土壌の浄化方法である。
【００１５】
生分解性キレート剤としては、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）及びＬ−アスパラギン酸ニ酢酸（ＡＳＤＡ）並びにそれらの塩のうちから選ばれた１種又は２種以上を使用することが望ましい。
【００１６】
さらに望ましくは、前記生分解性キレート剤として、メチルグリシン二酢酸及び／又はその塩を使用することが望ましい。
【００１７】
また、ソバ属植物として、ソバ（Fagophyrum esculentum）、ダッタンソバ(Fagophyrum tartaticum)及びシャクチリソバ（Fagophyrum cymosum) のうちから選ばれた１種又は２種以上を使用することができる。
【００１８】
本発明の汚染土壌浄化方法で浄化対象とする重金属類は、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン並びにそれらの金属化合物のうち、少なくとも１種類以上である。
【００１９】
また、本発明は、鉛及び／又は鉛を含有する化合物による汚染土壌の浄化に好適に使用することができる。
【００２０】
この場合、重金属類含有土壌の鉛含有量が１０〜３００００ｍｇ／ｋｇであることが望ましい。
【００２１】
また、植物を生育させる土壌に存在する前記生分解性キレート剤の濃度が０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1土壌であることが望ましい。
【００２２】
本発明は、重金属類に汚染された土壌に限られず、汚染された水等、植物の栽培が可能なあらゆる媒体の重金属汚染浄化にも利用することができる。
【００２３】
すなわち、媒体に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する媒体浄化方法であって、汚染物質が重金属類であり、植物がソバ属植物であって、前記汚染媒体に重金属吸収を促進する生分解性キレート剤等を添加することを特徴とする重金属類含有媒体の浄化方法である。
【発明の効果】
【００２４】
ファイトレメディエーションによる重金属類汚染土壌の浄化方法は、従来長い浄化工期が必要であり、また難分解性キレート剤を使用することによって環境への二次的影響も懸念されてきた。しかし、本発明は、ソバ属植物とともに生分解性キレート剤を用いることで、鉛に代表される重金属類汚染土壌を、短期間に、かつ環境に対する影響も少なく、さらには環境的美観を保ちつつ、効率よく、コストを抑えつつ浄化することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、重金属類により汚染された土壌にソバ属植物を播種又は植栽し、土壌中の重金属類を葉、茎、根、果実等の植物体構成要素に吸収、蓄積させた後ソバ属植物の植物体の全て、又は一部を収穫し該土壌より撤去、処理することで土壌を浄化する。ソバ属植物の栽培中に、ソバ属植物が重金属類を吸収し易くする目的で、生分解性キレート剤を土壌に添加する。
【００２６】
ソバ（Fagophyrum esculentum)には、重金属（特に鉛）を蓄積する能力があることは、先に本発明者等により知見された（「ソバを用いた鉛汚染土壌浄化に関する研究」第８３回日本土壌肥料学会 中部支部例会講演要旨集 第４４頁 ２００３年１１月２７日）。また、ソバの他にセイヨウカラシナ(Brassica juncea)、ヒマワリ(Helianthus annuus)等にも重金属類蓄積能力があり、ファイトレメディエーションに利用されている。
【００２７】
本発明においてソバ属植物を採用したのは、本発明者等の研究により、ソバ属植物が地上部に鉛を蓄積する能力が高いにもかかわらず鉛による生育障害を受けにくく、ある程度の生産量が確保されることが知見されたからである。また、ソバ属植物は、痩せた土地に栽培しても生育が早く、１年で最大３回もの収穫が可能である。ソバ属植物のこうした特性は、短期間に効率よく汚染土壌の浄化を行なうという本発明の目的に好適である。表１に、従来重金属類吸収能力が知られたセイヨウカラシナ(Brassica juncea)とソバ（Fagophyrum esculentum)との鉛蓄積量の比較を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
本発明で対象とする汚染土壌とは、工業用地、農業用地、住宅用地、山林等植物の栽培が可能な全ての土地の土壌だけではなく、汚泥、スラッジ等適当な処理をすれば植物の栽培が可能となるあらゆる媒体をも含む。また、汚染媒体とは、前記汚染土壌の他、流動体（液体、気体、粘性体等）又は固体（寒天培地等）で、植物の栽培が可能なあらゆる媒体を含む概念である。
【００３０】
また、重金属類とは、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン、並びにそれらの金属化合物を含むものであるが、特に浄化の対象とする重金属は、鉛である。汚染土壌が前記以外の重金属を含んでもよい。
【００３１】
重金属汚染とは、対象とする重金属が、法律により定められた環境基準値を超えて存在する場合はもちろん、人の健康に影響があると思われる値、その他社会通念上問題があると思われる値を超えて存在する場合も含むものである。
【００３２】
重金属汚染を受けている土壌を浄化するために、該土壌にソバ属植物を生育させる。ソバ属植物は、別の場所で播種、発芽させたものを苗として植栽することもできるが、該土壌に直接播種することも可能である。種子のまま播種しても容易に発芽して生育するのがソバ属植物の特徴であり、育苗に要するコストが削減できる。ソバ属植物の種子を直接播種する場合は、汚染土壌の面積１ｍ2当り２〜９ｇ前後の種子を播くことが適当である。栽培する土壌は、ｐＨ４〜８前後であればよいが、望ましくは、ｐＨ６前後とするとよい。
【００３３】
浄化対象とする重金属の種類によっては、ソバ属植物以外に、セイヨウカラシナ、シダ類植物等複数種の植物を混合して栽培することもできる。また、必要に応じて施肥を行い、ソバ属植物以外の雑草の繁茂を抑制する目的で複数種の被覆植物（グラウンドカバープランツ）を同時に栽培することも可能である。該グラウンドカバープランツが重金属類蓄積能力を備えていればなお効果的である。
【００３４】
播種後、発芽し成長したソバ(Fagophyrum esculentum)は、約１〜２ヶ月で開花する。開花までの成長段階でソバは高度に鉛を蓄積し、かつ生育量も多い。図１には、模擬汚染土壌（鉛濃度２００ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月間育てた植物の地上部鉛蓄積量（１０-3ｇ／ｐｌａｎｔ）と生育量を示す。
【００３５】
ソバ(Fagophyrum esculentum)には、植物体構成要素のうち特に葉に鉛を蓄積する傾向が認められる。表４は、汚染土壌（鉛濃度１３０３２ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月育てたソバ(Fagophyrum esculentum)とセイヨウカラシナ(Brassica juncea)の、葉、茎、根における鉛濃度を示す。
【００３６】
こうして栽培したソバ属植物は、汚染土壌から鉛を吸収しているのでファイトレメディエーションの効果は期待できるが、本発明においては、ソバ属植物の栽培と同時にソバ属植物の重金属吸収を促す生分解性キレート剤を汚染土壌に添加して、さらに鉛蓄積量を多くすることを特徴とする。
【００３７】
生分解性キレート剤は、土壌中の微生物や酵素等によって分解され地中に残存しにくいため、二次汚染のおそれは極めて少ない。
【００３８】
生分解性キレート剤として、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）、Ｌ−アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）及び／又はこれらの塩のうちから１種又は２種以上を選んで添加することができる。
【００３９】
図２は、キレート剤（生分解性、難分解性を含む）の鉛溶出能の比較を示す。
前記生分解性キレート剤以外にも、クエン酸ナトリウム等鉛溶出能を有するキレート剤を使用することも可能であるが、鉛溶出能は前記生分解性キレート剤ほど高くない。
【００４０】
従来、鉛溶出能が高いことが知られているエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）は、難解性のため土壌中に存在し続け、２次的環境汚染を引き起こすおそれがあり、使用は好ましくない。
【００４１】
生分解性キレート剤にも前記ＥＤＴＡと略同じ鉛溶出能を示すものがあり（図２）、特に、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）は、本発明に好適に使用できることを見出した。
【００４２】
生分解性キレート剤を添加する場合の濃度は、土壌重金属濃度、土壌の性質、生分解性キレート剤の種類及び土壌中の重金属を溶出する能力、添加方法及び時期等によって異なるが、０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1とすることができる。
【００４３】
濃度が低すぎると鉛溶出量の増加が期待できず、高すぎるとソバ属植物に生育障害（葉の黄化、落葉、しおれ、立ち枯れ等）を起こし収穫量が減少するおそれがあるからである。
【００４４】
生分解性キレート剤を土壌に添加する方法としては、顆粒、粉末又は水溶液を直接土壌に散布する方法やスプリンクラー等を使用する方法で行なうことができる。しかし、前記水溶液の濃度によっては、ソバ属植物に直接接触しない方法で土壌に添加することができる。
【００４５】
また、生分解性キレート剤を土壌に添加する時期としては、播種前の汚染土壌に添加し、及び／又は播種後所定期間添加することができる。添加量によっては、ソバ属植物の収穫前の所定期間のみ土壌中に該キレート剤が存在するように添加することもできる。
【００４６】
ソバ属植物は、生分解性キレート剤を添加することにより、添加しない場合よりも多量の鉛を蓄積する。こうして栽培したソバ属植物は、コンバイン等を使用して簡単に収穫することができる。収穫後ソバは乾燥、焼却し蓄積された鉛は回収される。
【００４７】
本発明に係るソバ属植物と生分解性キレート剤を使用した重金属汚染土壌の浄化方法は、ソバ属植物を水耕栽培することにより汚染媒体である河川や地下水等の水そのものを浄化する方法としても利用可能である。
【実施例】
【００４８】
以下実施例において本発明の効果を詳細に説明する。なお、本実施例でソバ(Fagophyrum esculentum)を植栽した土壌は、射撃場跡地から採取したものであるため、鉛による汚染の程度は高度であった。環境省の定めた土壌汚染基準値を表２に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】
以下に、ワグネルポットに充填した鉛含有土壌でソバとセイヨウカラシナを栽培し、さらにキレート剤を該土壌に添加して、栽培条件による鉛蓄積量の違いを調べる栽培実験を行なった。
【００５１】
当実験を行なうに当り、使用するキレート剤の種類と濃度を決定するため、先行して以下の試験を実施した。
＜試験１．キレート剤の鉛溶出能力比較試験＞
汚染土壌に添加するキレート剤の種類を検討するため、２６種のキレート剤（キレート試薬）の鉛溶出能を比較した（図２）。
【００５２】
（試験方法）
１）対象土壌：土壌Ａ（射撃場跡地から採取 土壌鉛濃度 ８２３９ｍｇ／ｋｇ）を充分風乾し、篩（２ｍｍ）にかけたものを攪拌して均一にした。
【００５３】
２）キレート剤：各キレート剤は１００ｍｍｏｌ・ｄｍ-3、ｐＨ５．８のものを調製した。
【００５４】
３）１００ｍｌの容器に１）対象土壌５ｇと２）キレート剤５０ｍｌとを加え、２０℃で６時間振とう（２００回／ｍｉｎ）した。反復数は３とした。
【００５５】
４）上記３）でキレート試薬を加えないで脱塩水を加えたものを比較のための対照区とした。
【００５６】
５）振とう後、ろ過したものを１５０００ｒｐｍ、５ｍｉｎ遠心分離し、さらに上澄み液を同条件にて再度遠心分離した。
【００５７】
６）分離した上澄み液から、誘導結合高周波プラズマ分光分析（ＩＣＰ）装置により鉛濃度を測定した。
【００５８】
（試験結果）
図２に示す試験結果では、有機酸ではクエン酸、クエン酸ナトリウムが高い溶出能を示し、アミノ酸ではＬ−システイン、市販のキレート剤ではエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）、エチレンジアミンコハク酸三ナトリウム（ＥＤＤＳ・３Ｎａ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸四ナトリウム（ＧＬＤＡ・４Ｎａ）が、高い鉛溶出能を持つことを示している。
＜試験２．キレート剤の濃度別鉛溶出能力比較試験＞
前記７種のキレート試薬のうちＬ−システインを除く６種についてさらに濃度別の鉛溶出能力を比較した（図３）。
【００５９】
（試験方法）
１）対象土壌：試験１．と同じ
２）キレート試薬：クエン酸、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）、エチレンジアミンコハク酸三ナトリウム（ＥＤＤＳ・３Ｎａ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸四ナトリウム（ＧＬＤＡ・４Ｎａ）。各キレート試薬について、それぞれ０．１、１、１０、１００ｍｍｏｌ・ｄｍ-3の濃度の試料を作成し、ｐＨ５．８に調製した。
【００６０】
３）〜６）は、試験１．と同じ
（試験結果）
図３に示す試験結果では、各キレート剤とも０．１〜１０ｍｍｏｌ・ｄｍ-3の間で鉛溶出量が多くなった（図３）。
【００６１】
試験１、２の結果を検討した結果、栽培実験で使用するキレート剤として、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ）、メチルグリシン二酢酸三ナトリウム（ＭＧＤＡ・３Ｎａ）を選択した。また、塩類濃度障害など植物への影響及び環境に与える影響を考慮して、添加する濃度は、１、５、１０、２０ｍｍｏｌｋｇ-1土壌、添加量は、３００ｍｌ／ポット（土壌３ｋｇ）とした。
＜栽培実験＞
（実験方法）
１）供試植物：ソバ（Fagophyrum esculentum 商品名（ミルキーウェイ））、
セイヨウカラシナ（Brassica juncea)
２）供試土壌：土壌Ｂ（射撃場跡地から採取 土壌鉛濃度１３０３２ｍｇ／ｋｇ）、
対照区（岐阜県内の山砂 土壌鉛濃度２１ｍｇ／ｋｇ）
３）篩（２ｍｍ）にかけた土壌Ｂ（３ｋｇ）及び対照区の土壌（４．３ｋｇ）に、尿素
（Ｎ：６９ｍｇ／ｋｇ土壌）、過リン酸石灰（Ｐ：７５ｍｇ／ｋｇ土壌）、塩化カリ
（Ｋ：７２ｍｇ／ｋｇ土壌）、苦土石灰（Ｍｇ：６７ｍｇ／ｋｇ土壌）を混合し、
充分攪拌した。
【００６２】
４）ワグネルポット（１／５０００ａ）に供試土壌を充填し、植物を播種（３穴／ポッ
ト、３粒／穴）した。
【００６３】
５）発芽４〜５日後に間引きを行い、３個体／ポットとした。
【００６４】
６）グロスチャンバー内で栽培
（環境条件）
温度：２５℃×１２ｈ（８：００〜２０：００）、２０℃×１２ｈ（２０：００〜 ８：００）
湿度：６０％
照明：明条件（８：００〜２０：００）、暗条件（２０：００〜８：００）
照度：９８００ｌｘ、１８０μｍｍｏｌ・ｍ-2・Ｓ-1
７）潅水は、１００ｍｌ／ポットを毎日行なった。
【００６５】
８）試験期間中、ポットの位置を４回変えた。
【００６６】
９）倒れかかった個体には、支柱による誘引をおこなった。
１０）収穫１週間前に各濃度のキレート剤を土壌Ｂに添加した。添加量は３００ｍｌ／ポ
ットとし、植物体にキレート剤がかからないよう注意深く土壌表面に添加した。な
お、キレート剤添加前日及び当日は潅水を行なわなかった。試験区の一覧を表３に 示す。
１１）播種２ヶ月後に収穫し、ソバについては葉、茎（花、種子を含む）、セイヨウカラ
シナについては葉、茎の乾物重と鉛濃度を測定した。キレート剤を添加しない試験
区は、根についても測定した。鉛濃度は、マイクロウェーブ（硝酸）分解法で分解
後、ＩＣＰ発光分光装置で分析した。
１２）全ての試験区の反復数は３とした（３ポット／試験区）。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実験結果）
表４は、キレート剤を添加せずに対照区と土壌Ｂで栽培した各植物の、器官別の鉛濃度と乾物重を示す。
【００６９】
【表４】
【００７０】
土壌Ｂにおいて生育させたソバの鉛濃度をみると、葉で７９７１ｍｇ／ｋｇ、茎で２０４３ｍｇ／ｋｇ、根で３２９０ｍｇ／ｋｇ、地上部の平均で４２０１ｍｇ／ｋｇであった。セイヨウカラシナでは、葉で６１ｍｇ／ｋｇ、茎で２０２ｍｇ／ｋｇ、根で９８８ｍｇ／ｋｇ地上部の平均で１１９ｍｇ／ｋｇであった。
【００７１】
ソバ、セイヨウカラシナの何れも対照区と比較して生育は阻害されておらず、地上部に蓄積した鉛の量は、ソバは１１．９ｍｇ／Ｐｌａｎｔ、セイヨウカラシナは０．３１ｍｇ／Ｐｌａｎｔであった。
【００７２】
以上の結果から、ソバは高濃度に鉛を含む土壌において、生育が阻害されずに高濃度の鉛を体内に蓄積することが明らかになった。
【００７３】
図４〜９は、濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉、茎、地上部の鉛濃度と乾物重を示すヒストグラムである。また図１０には、ソバの地上部全体の鉛蓄積量を示した。
【００７４】
さらに、図４〜１０の数値をまとめて、さらに単位面積（ｍ2）当りのソバの地上部鉛蓄積量を計算した結果を表５に示す。
【００７５】
【表５】
【００７６】
葉の鉛濃度は、対照区の７９７１ｍｇ／ｋｇに対してキレート剤を添加することにより増加することが確認された。
【００７７】
特に、ＥＤＴＡ・２Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌で高い添加効果を示した。最も鉛濃度の高かったＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌では、３８６０１ｍｇ／ｋｇもの値を示した。
【００７８】
茎の鉛濃度ついても、対照区の２０４３ｍｇ／ｋｇに対してキレート剤を添加することにより増加することが確認された。
【００７９】
特に、葉の場合と同様、ＥＤＴＡ・２Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ １０・２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌で高い添加効果を示した。
【００８０】
キレート剤の添加により、黄化などの葉の変色、しおれ、落葉等が認められた。図６、７、９において、キレート剤の濃度が高いほど乾物重が低くなるのは、落葉のためと考えられる。
【００８１】
ＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌では、添加２日後には葉の変色が認められ、後者は一部で落葉も確認された。
【００８２】
キレート剤添加４日後にソバの生育状況を調査した結果を表６に示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】
ＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌及びＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌では、葉の黄化、斑点、変色、花の変色が全個体で確認された。また、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌では、ほとんどの個体で落葉が認められた。原因としては、高濃度のキレート剤に曝されたためか、高濃度の鉛が蓄積したためと考えられる。
【００８５】
ソバの地上部鉛蓄積量は、ＭＧＤＡ・３Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌において最大の０．０４４１ｇ／Ｐｌａｎｔ（対照区の３．７倍、同一濃度のＥＤＴＡ・２Ｎａ ２０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌の１．３倍）であり、ＭＧＤＡ・３Ｎａ １０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌
が０．０３９９ｇ／Ｐｌａｎｔ（対照区の３．４倍、同一濃度のＥＤＴＡ・２Ｎａ １０ｍｍｏｌ／ｋｇ土壌の１．６倍）とこれに次いで高い値を示した。
【００８６】
以上の結果より、ソバの鉛吸収加速化には、生分解性キレート剤であるＭＧＤＡ・３Ｎａが好適であり、ソバの落葉等生育への影響を考慮すると、その濃度は、土壌鉛濃度が１３０００ｍｇ／ｋｇ前後の場合で５〜１０ｍｍｏｌ／ｋｇ・土壌が適当であると認められる。
【００８７】
なお、上記実施例において使用した土壌Ｂが高度の鉛汚染土壌である
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係るソバを利用したファイトレメディエーションによれば、重金属類に汚染された土壌を従来よりも早く、かつ二次的汚染もほとんど無く浄化することが可能である。急速に浄化が必要な土壌に特に有効である。また、土壌だけでなく重金属に汚染された汚泥や水の浄化にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】模擬汚染土壌（鉛濃度２００ｍｇ／ｋｇ）で播種後２ヶ月間育てた植物の地上部鉛蓄積量（１０-3ｇ／ｐｌａｎｔ）を示すヒストグラム。
【図２】２６種のキレート剤（キレート試薬）の鉛溶出能を示すヒストグラム。
【図３】６種のキレート剤（キレート試薬）の濃度別の鉛溶出能を示すヒストグラム。
【図４】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図５】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの茎の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図６】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの葉の乾物重を示すヒストグラムである。
【図７】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの茎の乾物重を示すヒストグラムである。
【図８】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの地上部の鉛濃度を示すヒストグラムである。
【図９】濃度別の各キレート剤を土壌に添加した場合のソバの地上部の乾物重を示すヒストグラムである。
【図１０】ソバの地上部全体の鉛蓄積量を示すヒストグラムである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、前記汚染物質が重金属類であり、前記植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染土壌に、前記タデ科ソバ属植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記生分解性キレート剤が、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）及びＬ−アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）並びにそれら塩のうちから選ばれた１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記生分解性キレート剤が、メチルグリシン二酢酸及び／又はその塩であることを特徴とする請求項２記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記タデ科ソバ属植物が、ソバ（Fagophyrum esculentum）、ダッタンソバ(Fagophyrum tartaticum)及びシャクチリソバ（Fagophyrum cymosum)のうちから選ばれた１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記重金属類が、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン並びにそれらの金属化合物のうち、少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記重金属類が、鉛及び／又は鉛化合物であることを特徴とする請求項５記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記重金属類含有土壌の鉛含有量が、１０〜３００００ｍｇ／ｋｇであることを特徴とする請求項６記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項８】
植物を生育させる土壌に存在する前記生分解性キレート剤の濃度が０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1土壌であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項９】
汚染媒体に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する媒体浄化方法であって、該汚染物質が重金属類であり、該植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染媒体に、前記タデ科ソバ植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有媒体の浄化方法。
【請求項１】
汚染土壌に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する土壌浄化方法（ファイトレメディエーション）において、前記汚染物質が重金属類であり、前記植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染土壌に、前記タデ科ソバ属植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記生分解性キレート剤が、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）、エチレンジアミンコハク酸（ＥＤＤＳ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）及びＬ−アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）並びにそれら塩のうちから選ばれた１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記生分解性キレート剤が、メチルグリシン二酢酸及び／又はその塩であることを特徴とする請求項２記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記タデ科ソバ属植物が、ソバ（Fagophyrum esculentum）、ダッタンソバ(Fagophyrum tartaticum)及びシャクチリソバ（Fagophyrum cymosum)のうちから選ばれた１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記重金属類が、鉛、カドミウム、クロム、砒素、亜鉛、銅、水銀、錫及びセレン並びにそれらの金属化合物のうち、少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記重金属類が、鉛及び／又は鉛化合物であることを特徴とする請求項５記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記重金属類含有土壌の鉛含有量が、１０〜３００００ｍｇ／ｋｇであることを特徴とする請求項６記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項８】
植物を生育させる土壌に存在する前記生分解性キレート剤の濃度が０．０１〜１００ｍｍｏｌ・ｋｇ-1土壌であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の重金属類含有土壌の浄化方法。
【請求項９】
汚染媒体に含まれる汚染物質を植物に吸収させて浄化する媒体浄化方法であって、該汚染物質が重金属類であり、該植物がタデ科ソバ属植物であって、前記汚染媒体に、前記タデ科ソバ植物の重金属吸収を促進する生分解性キレート剤を添加することを特徴とする重金属類含有媒体の浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７５７７７（Ｐ２００６−７５７７７Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６４６０１（Ｐ２００４−２６４６０１）
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（５０５３３７２３８）株式会社コンティグ・アイ (5)
【出願人】（３９１０１６８４２）岐阜県 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（５０５３３７２３８）株式会社コンティグ・アイ (5)
【出願人】（３９１０１６８４２）岐阜県 (70)
【Ｆターム（参考）】
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